Teste de flexão de três pontos - Three-point flexural test

Maquinário de teste de flexão da década de 1940 trabalhando em uma amostra de concreto

Fixação de teste na máquina de teste universal para teste de flexão de três pontos

O teste de flexão de flexão de três pontos fornece valores para o módulo de elasticidade na flexão , tensão de flexão, deformação de flexão e a resposta de tensão-deformação de flexão do material. Este teste é realizado em uma máquina de teste universal (máquina de teste de tração ou testador de tração) com um dispositivo de dobramento de três ou quatro pontos. A principal vantagem de um teste de flexão de três pontos é a facilidade de preparação e teste da amostra. No entanto, este método também tem algumas desvantagens: os resultados do método de teste são sensíveis ao corpo de prova e à geometria de carregamento e à taxa de deformação. ${\ displaystyle E_ {f}}$ ${\ displaystyle \ sigma _ {f}}$${\ displaystyle \ epsilon _ {f}}$

Método de teste

O método de teste para conduzir o teste geralmente envolve um dispositivo de teste especificado em uma máquina de teste universal . Os detalhes da preparação, do condicionamento e da conduta do teste afetam os resultados do teste. A amostra é colocada em dois pinos de suporte separados por uma distância definida.

Cálculo da tensão de flexão ${\ displaystyle \ sigma _ {f}}$

${\ displaystyle \ sigma _ {f} = {\ frac {3FL} {2bd ^ {2}}}}$ para uma seção transversal retangular

${\ displaystyle \ sigma _ {f} = {\ frac {FL} {\ pi R ^ {3}}}}$ para uma seção transversal circular

Cálculo da deformação de flexão ${\ displaystyle \ epsilon _ {f}}$

${\ displaystyle \ epsilon _ {f} = {\ frac {6Dd} {L ^ {2}}}}$

Cálculo do módulo de flexão ${\ displaystyle E_ {f}}$

${\ displaystyle E_ {f} = {\ frac {L ^ {3} m} {4bd ^ {3}}}}$

nessas fórmulas, os seguintes parâmetros são usados:

• ${\ displaystyle \ sigma _ {f}}$ = Tensão nas fibras externas no ponto médio, ( MPa )
• ${\ displaystyle \ epsilon _ {f}}$ = Tensão na superfície externa, (mm / mm)
• ${\ displaystyle E_ {f}}$ = Módulo de elasticidade de flexão, (MPa)
• ${\ displaystyle F}$ = carga em um determinado ponto na curva de deflexão da carga, ( N )
• ${\ displaystyle L}$ = Vão de suporte, (mm)
• ${\ displaystyle b}$ = Largura da viga de teste, (mm)
• ${\ displaystyle d}$ = Profundidade ou espessura da viga testada, (mm)
• ${\ displaystyle D}$ = deflexão máxima do centro da viga, (mm)
• ${\ displaystyle m}$ = O gradiente (ou seja, inclinação) da porção inicial em linha reta da curva de deflexão da carga, (N / mm)

• ${\ displaystyle R}$ = O raio da viga, (mm)

Teste de resistência à fratura

De ponta única entalhe -bending espécime (também chamada de três pontos de flexão da amostra) para o teste de resistência à fractura.

A tenacidade à fratura de uma amostra também pode ser determinada usando um teste de flexão de três pontos. O fator de intensidade de tensão na ponta da trinca de um espécime de dobra de entalhe de aresta única é

${\ displaystyle {\ begin {alinhados} K _ {\ rm {I}} & = {\ frac {4P} {B}} {\ sqrt {\ frac {\ pi} {W}}} \ left [1.6 \ left ({\ frac {a} {W}} \ right) ^ {1/2} -2,6 \ left ({\ frac {a} {W}} \ right) ^ {3/2} +12,3 \ left ({ \ frac {a} {W}} \ right) ^ {5/2} \ right. \\ & \ qquad \ left.-21.2 \ left ({\ frac {a} {W}} \ right) ^ {7 /2}+21.8\left({\frac {a} {W}} \ right) ^ {9/2} \ right] \ end {alinhado}}}$

onde é a carga aplicada, é a espessura da amostra, é o comprimento da rachadura e é a largura da amostra. Em um teste de flexão de três pontos, uma trinca de fadiga é criada na ponta do entalhe por carregamento cíclico. O comprimento da rachadura é medido. A amostra é então carregada monotonicamente. Um gráfico da carga versus o deslocamento da abertura da trinca é usado para determinar a carga na qual a trinca começa a crescer. Esta carga é substituída na fórmula acima para encontrar a tenacidade à fratura . ${\ displaystyle P}$${\ displaystyle B}$${\ displaystyle a}$${\ displaystyle W}$${\ displaystyle K_ {Ic}}$

Os padrões ASTM D5045-14 e E1290-08 sugerem a relação

${\ displaystyle K _ {\ rm {I}} = {\ cfrac {6P} {BW}} \, a ^ {1/2} \, Y}$

Onde

${\ displaystyle Y = {\ cfrac {1,99-a / W \, (1-a / W) (2,15-3,93a / W + 2,7 (a / W) ^ {2})} {(1 + 2a / W ) (1-a / W) ^ {3/2}}} \,}$

Os valores previstos de são quase idênticos para as equações ASTM e Bower para comprimentos de trinca menores que 0,6 . ${\ displaystyle K _ {\ rm {I}}}$${\ displaystyle W}$

Padrões

• ISO 12135: Materiais metálicos. Método unificado para a determinação da tenacidade à fratura quase estática.
• ISO 12737: Materiais metálicos. Determinação da tenacidade à fratura plana.
• ISO 178: Plásticos - Determinação das propriedades de flexão.
• ASTM D790: Métodos de teste padrão para propriedades de flexão de plásticos não reforçados e reforçados e materiais de isolamento elétrico.
• ASTM E1290: Método de teste padrão para medição de resistência à fratura por deslocamento de abertura da ponta de rachadura (CTOD).
• ASTM D7264: Método de teste padrão para propriedades de flexão de materiais compostos de matriz de polímero.
• ASTM D5045: Métodos de teste padrão para resistência à fratura em plano e taxa de liberação de energia de deformação de materiais plásticos.

Veja também

• Dobra
• Teoria do feixe de Euler-Bernoulli
• Resistência à flexão
• Teste de flexão de quatro pontos
• Lista de segundos momentos da área
• Segundo momento da área  - Construção matemática em engenharia

Referências